水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院2009年2月目    錄實(shí)驗(yàn)一   孔隙與水實(shí)驗(yàn)二   達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三   砂土中水的毛細(xì)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)規(guī)則   1實(shí)驗(yàn)前必須認(rèn)真預(yù)習(xí)，明確目的、要求，了解內(nèi)客、步驟及有關(guān)原理、方法。   2實(shí)驗(yàn)中聽(tīng)從教師指導(dǎo)。認(rèn)真操作，細(xì)心觀察，及時(shí)記錄；積極思考，主動(dòng)討論，培養(yǎng)綜合分析問(wèn)題的能力。   3實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按要求整理好儀器和樣品。實(shí)事求是地整理原始資料，按時(shí)完成并提交實(shí)驗(yàn)

2、(實(shí)習(xí))報(bào)告。實(shí)驗(yàn)一    孔隙與水一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#160;  1加深理解松散巖石的孔隙度、給水度和持水度的概念。   2熟練掌握實(shí)驗(yàn)室測(cè)定孔隙度、給水度和持水度的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容   1熟悉給水度儀并對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定。   2測(cè)定三種松散巖石試樣的孔隙度、給水度和持水度。三、實(shí)驗(yàn)儀器和用品   1給水度儀見(jiàn)圖。   2十二指腸減壓器，用以抽吸氣體。   3量筒(25

3、m1)和膠頭滴管。   4松散巖石試樣：礫石(粒徑為510mm，大小均勻，磨圓好)；砂(粒徑為0.25一0.50mm)；砂礫混合樣(把上述砂樣完全充填進(jìn)礫石樣的孔隙中得到的一種新試樣)。砂樣筒進(jìn)水管出水管AB四、實(shí)驗(yàn)步驟1.調(diào)整出水管，使得側(cè)管與隔離板上平面水平。2.打開(kāi)A、B開(kāi)關(guān)，從進(jìn)水管進(jìn)水，讓漏斗和隔離板充滿(mǎn)水（出水管有水排出即可）。3.孔隙度測(cè)量：關(guān)閉A、B開(kāi)關(guān)，砂樣筒裝砂并量體積V。打開(kāi)A開(kāi)關(guān)，給砂樣筒補(bǔ)水，直到砂樣飽和為至，記錄進(jìn)水量V1，即為砂樣中孔隙的體積?？紫抖龋╪）=4.給水度測(cè)量：關(guān)閉開(kāi)關(guān)A,打開(kāi)開(kāi)關(guān)B,飽和砂樣的重力水會(huì)從出水管流出，水流停

4、止即可。出水量V2即為排出的重力水。給水度（=5.持水度：孔隙度與給水度之差。6.重復(fù)上述步驟，做另外兩種砂樣。五、實(shí)驗(yàn)成果 1完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告表(表1-1)。 2思考題：   (1)從試樣中退出的水是什么形式的水?退水結(jié)束后，試樣中保留的水是什么形式的水?(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析比較松散巖石的孔隙度、給水度、持水度與粒徑和分選性的關(guān)系。表1-1                  

5、   孔隙與水實(shí)驗(yàn)報(bào)告表儀器編號(hào)：砂樣體積            cm3透水石選用負(fù)壓值：          cm砂  樣名  稱(chēng)粒  徑(mm)進(jìn)水量(ml)累計(jì)飽水時(shí)間(min)退水量(ml)累計(jì)退水時(shí)間(min)孔隙度（%）給水度（%）持水度（%）備  注報(bào)告人：      

6、;            班級(jí)：                同組成員：                      實(shí)

7、驗(yàn)日期：        年     月      日實(shí)驗(yàn)二    達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#160;  1.通過(guò)穩(wěn)定流條件下的滲流實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步理解滲流基本定律達(dá)西定律2.加深理解滲流速度、水力梯度、滲透系數(shù)之間的關(guān)系，并熟悉實(shí)驗(yàn)室測(cè)定滲透系數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容   1.了解達(dá)西實(shí)驗(yàn)裝置。   2.根據(jù)達(dá)西公式： 測(cè)定不同試樣

8、的滲透系數(shù)Q滲透流量；過(guò)水?dāng)嗝婷娣e：H一上下游過(guò)水?dāng)喽乃^,L滲透途徑，I-水力梯度。三、實(shí)驗(yàn)儀器及用品   1.達(dá)西儀  如圖2-1   2.試樣粒徑 粗砂(粒徑0.5_1.0 mm)。中砂(粒徑0.25_0.5mm)。細(xì)砂(粒徑0.10_0.25mm)    3.秒表、量筒、直尺等。圖2-1    達(dá)西實(shí)驗(yàn)裝置示意圖四、實(shí)驗(yàn)步驟   1.測(cè)量?jī)x器的幾何參數(shù)：分別測(cè)量過(guò)水?dāng)嗝婷娣e、測(cè)壓管a、b的間距或滲透路徑(L)：記入表2-1。&

9、#160;  2.調(diào)試儀器：打開(kāi)進(jìn)水開(kāi)關(guān)，待水緩慢充滿(mǎn)整個(gè)試樣，且出水管有水流出后，慢慢擰動(dòng)開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)進(jìn)水量，使a、b兩測(cè)壓管讀數(shù)之差最大。同時(shí).打開(kāi)排氣口排盡試樣中的氣泡。  3.測(cè)定水頭：待a、b測(cè)壓管讀數(shù)穩(wěn)定后讀出各測(cè)壓管的水頭值，記入表2-1中。  4.測(cè)定流量：在進(jìn)行步驟3的同時(shí)，利用秒表和量筒測(cè)量t時(shí)間內(nèi)水管流出的水體積，及時(shí)計(jì)算流量Q。連測(cè)兩次，使流量的相對(duì)誤差小于5，取平均值記入表2-1中。  5.由大往小調(diào)節(jié)進(jìn)水量改變a、b測(cè)壓管的讀數(shù)，重復(fù)步驟3和4，取得3-5組數(shù)據(jù)。   

10、  6.按記錄表計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并抄錄其它小組另外兩種不同試樣的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(有條件的，可分別做不同的試樣)。注意：(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要及時(shí)排除氣泡。(2)為使?jié)B透流速一水力梯度(V一I)曲線的測(cè)點(diǎn)分布均勻，流量(或水頭差)的變化要控制合適。五、實(shí)驗(yàn)成果1.提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告表(表2-1)  2.在同一坐標(biāo)系內(nèi)繪出三種試樣的V一I曲線，并分別用這些曲線求滲透系數(shù)K值,與直接據(jù)附表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。   3.思考題   (1)為什么要在測(cè)壓管水位穩(wěn)定后測(cè)定流量?(2)比較不同試樣的K值，分析影響滲透系數(shù)K值的因

11、素。   (3)討論三種試樣的VI曲線是否符合達(dá)西定律?試分析原因。表2-1                            達(dá)西滲流實(shí)驗(yàn)報(bào)告表儀器編號(hào)：過(guò)水?dāng)嗝婷娣e()      cm2     

12、60;      滲流途徑（L）          cm        土樣名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)水力梯度（I）滲透速度(V)滲透系數(shù)備注測(cè)壓管水頭水頭差(cm)H=H1-H2水力梯度滲透時(shí)間t(s)滲透體積V(cm3)滲透流量(cm3/s)滲透流速(cm/s)H1(cm)H2(cm)cm/scm/d 1      &

13、#160;    2           3           4           5           

14、60;1           2           3           4           5    

15、0;       1           2           3           4         

16、  5           實(shí)驗(yàn)日期             報(bào)告人           組號(hào)        同組成員      

17、                 實(shí)驗(yàn)三    砂土中水的毛細(xì)運(yùn)動(dòng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獍鼩鈳е兴?xì)水的賊存與運(yùn)動(dòng)特征。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.觀測(cè)、比較不同粒徑砂樣的毛細(xì)上升速度。2.觀測(cè)砂土毛細(xì)飽和帶水的運(yùn)移。三、實(shí)驗(yàn)儀器及用品1.觀測(cè)砂土中水的毛細(xì)上升速度裝置。2.底部包銅絲網(wǎng)的長(zhǎng)、短玻璃管(長(zhǎng)度分別為：30-50cm、58cm)。長(zhǎng)管上標(biāo)有刻度。3.砂樣：粗砂    粒徑

18、0.51.0mm中砂    粒徑0.250.5mm細(xì)砂    粒徑0.10.25mm4.秒表。5.方格紙(25×25cm)。6.量杯(25mL)。四、實(shí)驗(yàn)步驟   甲、觀測(cè)砂土中水的毛細(xì)上升速度   1.裝樣   選擇一種砂樣，均勻密實(shí)地裝入長(zhǎng)玻璃管內(nèi)。   2.觀測(cè)毛細(xì)上升速度   將裝有試樣的玻璃管放入水槽內(nèi)的透水石上，使玻璃管的下端緊貼水面，同時(shí)起動(dòng)秒表。迅速準(zhǔn)確地記錄對(duì)

19、應(yīng)不同毛細(xì)上升高度的時(shí)間記入表3-1。初期每上升1cm觀測(cè)一次時(shí)間，2分鐘后每上升0.5cm觀測(cè)一次時(shí)間。也可記錄對(duì)應(yīng)不同時(shí)刻的毛細(xì)上升高度?？傊?，初期觀測(cè)頻率應(yīng)盡可能密，后期適當(dāng)變疏。注意：進(jìn)行此步驟時(shí)，小組成員應(yīng)配合好。   3.重復(fù)步驟1和2，做另外兩種不同粒徑的試樣。   乙、毛細(xì)飽和帶水的運(yùn)移實(shí)驗(yàn)   1.測(cè)量短管的容積V1，記入表3-2。   2.裝樣   分別把同一種砂樣均勻密實(shí)地裝入短管中，并使砂樣與管口平齊。(所選砂樣不宜過(guò)細(xì)，

20、其最大毛細(xì)上升高度應(yīng)小于長(zhǎng)管長(zhǎng)度，毛細(xì)飽和帶高度應(yīng)大于或等于短管長(zhǎng)度)。   3.長(zhǎng)管飽水    將長(zhǎng)管垂直緩慢地浸入水中，飽水后提起用干布擦干外壁，手持長(zhǎng)管使其在重力作用下滴水，直至重力水排完。   4.短管飽水   將短管垂直緩慢地浸入顏色水中，使其充分飽水后提起。用干布擦干外壁。觀察此時(shí)短管飽水情況及短管是否滴水,并比較長(zhǎng)、短管的顏色。   5.測(cè)定長(zhǎng)、短管相接后的給水體積V2   待長(zhǎng)管停止滴水后，將長(zhǎng)管下端

21、緊壓在短管上端使二者密接，并用量杯承按滴出的水。滴水停止后，將流出的水體積V2記入表3-2，同時(shí)觀察短管飽水情況及顏色，對(duì)比流出的水與塑料杯中水的顏色是否不同。五、實(shí)驗(yàn)成果1.提交甲、乙兩實(shí)驗(yàn)報(bào)告表(表3-1和表3-2)。   2.在同一坐標(biāo)系內(nèi)分別作出三種砂樣的毛細(xì)上升高度(cm)與時(shí)間(s)的關(guān)系曲線。3.思考題   (1)比較甲實(shí)驗(yàn)得出的三種砂樣的毛細(xì)上升高度與時(shí)間關(guān)系曲線。指出初期及后期三種砂樣的毛細(xì)上升速度自大而小的順序，并分析其原因。   (2)長(zhǎng)短管相接后滴出的水相當(dāng)于原先存在于管中的哪一部

22、分水?V2V1×100這一數(shù)值表征什么?   (3)在實(shí)驗(yàn)乙中，短管飽水后提起為什么不滴水?而與長(zhǎng)管相接后為什么又滴水?表3-1            砂土中水的毛細(xì)上升速度實(shí)驗(yàn)報(bào)告表巖性：        巖性：巖性：備注序號(hào)累積時(shí)間（s）毛細(xì)上升高度(cm)序號(hào)累積時(shí)間（s）毛細(xì)上升高度(cm)序號(hào)累積時(shí)間（s）毛細(xì)上升高度(cm)   

23、0;                                                 

24、0;                                                 

25、0;